(57)【要約】  光源のエネルギー利用効率を高く維持しつつも、視野角を広く確保することが可能な表示装置を提供する。  光源２５から出射された光を映像として観察者側に出射させる表示装置１０であって、出光面、裏面、および出光面と裏面との間の側面を具備する導光板２１と、導光板の側面に光を出射する光源２５と、導光板の観察者側に配置された光学シート３０と、光学シートの観察者側に配置された液晶パネル１５と、液晶パネルの観察者側に配置された視野を拡大する手段４０とを備える。
2012008212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射された光を映像として観察者側に出射させる表示装置であって、
前記観察者側に向けられる出光面、該出光面に対向する裏面、および前記出光面と前記裏面との間の側面を具備する透光性を有する導光板と、
前記導光板の前記側面に光を出射可能に配置された光源と、
前記導光板の前記観察者側に配置された光学シートと、
前記光学シートの前記観察者側に配置された液晶パネルと、
前記液晶パネルの観察者側に配置された視野を拡大する手段と、を備え、
前記導光板の前記出光面側には、複数の凸状の単位光学要素がシート面に沿って並列され、該単位光学要素は、前記光源が配置された側面からこれに対向する側面側には所定の断面を有して延在し、該延在方向と直交する方向には並列され、
前記光学シートの前記導光板側の面には、複数の凸状の単位プリズムがシート面に沿って並列され、該単位プリズムは、前記単位光学要素が並列される方向には所定の断面を有して延在し、該延在方向と直交する方向には並列される、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記視野を拡大する手段は前記液晶パネルの観察者側に配置された視野拡大部材であり、
前記視野拡大部材は、
前記観察者側に短い上底、前記液晶パネル側に長い下底を有する略台形断面を具備し、光透過性を有してシート面に沿って複数並列される透過部と、隣り合う該光透過部間に形成され、前記透過部より小さい屈折率である間部と、を備える光拡大部を有し、前記透過部は前記略台形断面を維持して一方に延在している、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記視野を拡大する手段は前記液晶パネルの観察者側に配置された視野拡大部材であり、
前記視野拡大部材は、
前記観察者側に短い上底、前記液晶パネル側に長い下底を有する略台形断面を具備し、光透過性を有してシート面に沿って複数並列される透過部と、隣り合う該光透過部間に形成され、前記透過部より小さい屈折率である間部と、を備える光拡大部を有し、前記透過部は前記略台形断面を維持して、前記単位光学要素の延在方向、又は前記単位プリズムの延在方向のいずれかに延在している、ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記視野拡大部材の前記間部は光を吸収可能とされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記視野拡大部材の前記透過部の延在方向が垂直方向であることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項６】
前記導光板には光散乱剤が分散されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項７】
前記液晶パネルがＴＮ型であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は映像を観察者側に出射する表示装置に関し、優れた光学的特性を有する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶テレビ等の液晶表示装置には、液晶パネルに対して背面側から照明する面光源装置が備えられている（例えば、特許文献１）。面光源装置は大別すると、光学部材に対向するように光源を配置する直下型と、光学部材の側方に光源を配置するエッジライト型と、に分類される。エッジライト型の面光源装置は、直下型の面光源装置と比較して、面光源装置の厚さを薄くすることができるといった利点を有している。【０００３】
エッジライト型の面光源装置では、液晶パネルに面して側方からの光源光を導く導光板が設けられている。光源からの光は、導光板の側面（入光面）から導光板内に入射する。導光板内へ入射した光は、導光板内で反射を繰り返し、入光面に対向する面の方向に向けて（導光方向）に導光板内を進んでいく。導光板内を進む光は、導光板からの光学的な作用により、導光板内を進むにつれて少しずつ出光面から出射する。この結果、導光板の出光面からの出射光量が、導光方向に沿って、均一化されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２６５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、表示装置の性能を評価する上で重要な指標となるのは、光源のエネルギー利用効率の高さと視野角の広さである。ところが、液晶パネルはその性質上、垂直入射光に対しては、コントラスト、効率ともに優れているが、斜め方向からの入射光、又は斜めからの観察ではコントラストの低下や、効率の悪化が顕著になる。従って、利用効率を向上させようとすると、液晶パネルへの入射光は正面方向に集光させることが必要であった。一方、視野角を拡大しようとすると、このような集光が不具合となっていた。
特に、ＴＮ型の液晶は構造が簡易で効率が良いという利点を有する一方、どうしても視野角が狭いという問題があった。また、他の型の液晶についても、程度の違いはあるものの同様の問題があった。【０００６】
そこで本発明は、上記の問題に鑑み、光源のエネルギー利用効率を高く維持しつつも、視野角を広く確保することが可能な表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。【０００８】
請求項１に記載の発明は、光源（２５）から出射された光を映像として観察者側に出射させる表示装置（１０）であって、観察者側に向けられる出光面、該出光面に対向する裏面、および出光面と裏面との間の側面を具備する透光性を有する導光板（２１）と、導光板の側面に光を出射可能に配置された光源と、導光板の観察者側に配置された光学シート（３０）と、光学シートの観察者側に配置された液晶パネル（１５）と、液晶パネルの観察者側に配置された視野を拡大する手段（４０）とを備え、導光板の出光面側には、複数の凸状の単位光学要素（２３ａ）がシート面に沿って並列され、該単位光学要素は、光源が配置された側面からこれに対向する側面側には所定の断面を有して延在し、該延在方向と直交する方向には並列され、光学シートの導光板側の面には、複数の凸状の単位プリズム（３２ａ）がシート面に沿って並列され、該単位プリズムは、単位光学要素が並列される方向には所定の断面を有して延在し、該延在方向と直交する方向には並列される、ことを特徴とする表示装置である。【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の表示装置（１０）において、視野を拡大する手段は液晶パネルの観察者側に配置された視野拡大部材（４０）であり、視野拡大部材は、観察者側に短い上底、液晶パネル（１５）側に長い下底を有する略台形断面を具備し、光透過性を有してシート面に沿って複数並列される透過部（４３）と、隣り合う該光透過部間に形成され、透過部より小さい屈折率である間部（４４）と、を備える光拡大部（４２）を有し、透過部は略台形断面を維持して一方に延在している、ことを特徴とする。【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の表示装置（１０）において、視野を拡大する手段は液晶パネルの観察者側に配置された視野拡大部材（４０）であり、視野拡大部材は、観察者側に短い上底、液晶パネル（１５）側に長い下底を有する略台形断面を具備し、光透過性を有してシート面に沿って複数並列される透過部（４３）と、隣り合う該光透過部間に形成され、透過部より小さい屈折率である間部（４４）と、を備える光拡大部（４２）を有し、透過部は略台形断面を維持して、単位光学要素（２３ａ）の延在方向、又は単位プリズム（３２ａ）の延在方向のいずれかに延在している、ことを特徴とする。【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の表示装置（１０）において、視野拡大部材（４０）の間部（４４）は光を吸収可能とされていることを特徴とする。【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項に記載の表示装置（１０）において、視野拡大部材（４０）の透過部（４３）の延在方向が垂直方向であることを特徴とする。【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の表示装置（１０）において、導光板（２１）には光散乱剤（２２ｂ）が分散されていることを特徴とする。【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の表示装置（１０）において、液晶パネル（１５）がＴＮ型であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の表示装置によれば、エネルギー利用効率を高く保ちつつ、広い視野角を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】１つの実施形態にかかる表示装置を説明する分解斜視図である。
【図２】面光源装置の１つの断面（図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面）を示す分解図である。
【図３】面光源装置の他の断面（図１のＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面）を示す分解図である。
【図４】図３の一部を拡大した図である。
【図５】図２の一部を拡大した図である。
【図６】視野拡大部材の一断面（図１のＩＩ−ＩＩに沿った断面）を示す図である。
【図７】図６の一部を拡大した図である。
【図８】間部の他の例を説明する図である。
【図９】視野拡大部材における光路例を説明する図である。
【図１０】観察角度と輝度との関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の上記した作用および利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。
【００１８】
図１は１つの実施形態に係る表示装置１０のうち、液晶パネル１５、面光源装置２０、および視野拡大部材４０に注目して示した分解斜視図である。図１および適宜示す図により表示装置１０について説明する。
【００１９】
表示装置１０は、液晶パネル１５、面光源装置２０、および視野拡大部材４０を備えている。また、表示装置１０には、説明は省略するが、その他これが表示装置として動作するために必要とされる通常の機器を具備している。
ここで図１では紙面上が観察者側となる。
【００２０】
液晶パネル１５は、視野拡大部材４０側に配置された上偏光板１３と、面光源装置２０側に配置された下偏光板１４と、上偏光板１３と下偏光板１４との間に配置された液晶セル１２と、を有している。偏光板１３、１４は、入射した光を直交する二つの偏光成分（Ｐ波およびＳ波）に分解し、一方の方向（透過軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｐ波）を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向（吸収軸と平行な方向）の偏光成分（例えば、Ｓ波）を吸収する機能を有している。
【００２１】
液晶セル１２は、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された液晶セル１２の配向は変化するようになる。面光源装置２０側（すなわち入光側）に配置された下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（本実施形態においては、Ｐ波）は、電界印加された液晶セル１２を通過する際にその偏光方向を９０°回転させ、その一方で、電界印加されていない液晶セル１２を通過する際にその偏光方向を維持する。このため、液晶セル１２への電界印加の有無によって、下偏光板１４を透過した特定方向の偏光成分（Ｐ波）が、下偏光板１４の出光側に配置された上偏光板１３をさらに透過するか、又は、上偏光板１３で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。
【００２２】
このようにして液晶パネル１５では、面光源装置２０からの光の透過又は遮断を画素毎に制御し、映像を表現することができるように構成されている。
【００２３】
液晶パネルはこのような原理により観察者に対して映像を提供することができるように構成されている。液晶パネルは、その性質上、該液晶パネルの法線方向からの入射光に対しては、出射光のコントラスト、および効率（透過率）は優れている。しかしながら、液晶パネルの法線方向に対して斜めからの入射光、および観察者による斜め方向からの観察についてはコントラストの低下や効率（透過率）の低さが問題となる。すなわち、視野角の拡大とエネルギーの利用効率とは相反するものとなる。特に、ＴＮ型の液晶は、比較的構造が簡易で安価である利点がある一方で、視野角が狭い。これに対して、本実施形態の表示装置１０では、液晶パネルがＴＮ型であっても、高いエネルギー利用効率を維持しつつも、視野角を拡大させることが可能となる。
ただし、ＴＮ型に限られることなく、他の型の液晶パネル（ＳＴＮ、ＶＡ、ＭＶＡ、ＩＰＳ、ＯＣＢ等)が適用されることを妨げるものではなく、このような他の型の液晶パネルでもその効果を奏するものとなる。
【００２４】
次に面光源装置２０について説明する。図２には、図１にＩＩ−ＩＩで示した線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）断面図、図３には同ＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った面光源装置２０の厚さ方向（図１の紙面上下方向）断面図を示した。
面光源装置２０は、液晶パネル１５のうち、観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル１５に面状の光を出射する照明装置である。図１〜図３からわかるように、面光源装置２０は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板２１と、光源２５と、光学シート３０と、反射シート３５と、を有している。
【００２５】
導光板２１は、図１〜図３からわかるように、基部２２と、単位光学要素部２３とを有している。基部２２は、平板状の部材であり、透光性を有する主部２２ａ内に光散乱剤（光拡散性粒子）２２ｂが分散されて構成されている。光散乱剤２２ｂは、主部２２ａ内を進む光に対し、反射や屈折等によって、当該光の進行方向を変化させる作用を及ぼす。このような光散乱剤２２ｂの光拡散機能（光散乱機能）は、例えば、主部２２ａをなす材料を、光散乱剤２２ｂとは異なる屈折率を有する材料により構成することにより発揮できる。その他、光散乱剤２２ｂを光に対して反射作用を及ぼし得る材料としてもよい。
【００２６】
単位光学要素部２３は、図１〜図３からわかるように、基部２２の面のうち光学シート３０側の面に形成される部位であり、複数の単位光学要素２３ａが並列されている。単位光学要素２３ａは、図３に現れる断面を維持して紙面奥手前方向に延びる柱状の要素であり、その延在する方向は、単位光学要素２３ａが並列される方向に対して直交する方向である。
【００２７】
図４には図３のうち、単位光学要素２３ａの部分に注目した拡大図を示した。図４からわかるように、単位光学要素２３ａは、基部２２の一方の面上に底辺を有し、基部２２から突出する凸状の三角形形状を有している。本実施形態の単位光学要素２３ａでは、当該断面における底辺に対向する頂点が曲線状とされている。
【００２８】
また、単位光学要素２３ａの当該断面形状は、次の条件Ａおよび条件Ｂのうちの少なくとも一方を満たすことが好ましい。
条件Ａ：断面三角形形状の頂角以外の角、すなわち、断面三角形形状の基部２２上に位置する底角の角度θ１、θ２が、２５°以上４５°以下である。
条件Ｂ：単位光学要素２３ａの底辺の長さＷａに対する、単位光学要素２３ａの高さＨａの比（Ｈａ／Ｗａ）が、０．２以上０．５以下である。
条件Ａおよび条件Ｂの少なくとも一方が満たされる場合、後述するように、導光板２１から出光する光のうち、単位光学要素２３ａが並列される方向（図４の紙面左右方向）に沿った成分について極めて効果的に集光作用が及ぼされる。
【００２９】
また、本実施形態では、単位光学要素２３ａは図３、図４に現れる断面（単位光学要素２３ａが並列される方向に沿った断面）において、二等辺三角形である。これによれば、正面方向輝度を効果的に上昇させること、および、単位光学要素２３ａの並列方向に沿った面内での輝度の角度分布に対称性を付与することができる。従って、当該断面における断面三角形形状の二つの底角θ１、θ２は等しいことが好ましい。
【００３０】
なお、本件明細書における「三角形形状」とは、厳密な意味での三角形形状のみでなく、製造技術における限界や成型時の誤差等を含む略三角形形状を含む。また同様に、本件明細書において用いる、その他の形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「楕円」、「円」等の用語も、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差を含めて解釈することとする。
【００３１】
以上のような構成を有する導光板２１の寸法は、一例として、以下のように設定され得る。まず、単位光学要素２３ａの具体例として、導光板２１の板面に沿った幅Ｗａ（図４参照）は２０μｍ以上５００μｍ以下とすることができ、導光板２１の板面への法線方向ｎｄに沿った単位光学要素２３ａの高さＨａ（図４参照）を４μｍ以上２５０μｍ以下とすることができる。また、単位光学要素２３ａの断面形状が三角形形状からなる場合には、頂角θ３（図４参照）の角度を９０°以上１２５°以下とすることができる。
一方、基部２２の厚さは、０．５ｍｍ〜６ｍｍとすることができる。
【００３２】
以上のような構成からなる導光板２１は、押し出し成型により、又は、基材上に単位光学要素２３ａを賦型することにより、製造することができる。導光板２１の基部２２の主部２２ａおよび単位光学要素２３ａをなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。一方、光散乱剤２２ｂは、一例として、平均粒径が０．５μｍ〜１００μｍ程度であるシリカ（二酸化珪素）、アルミナ（酸化アルミニウム）、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の透明物質からなる粒子を、用いることができる。
【００３３】
なお、押し出し成型で製造された導光板２１においては、基部２２と、単位光学要素部２３と、が一体的に形成され得る。また、賦型によって導光板２１を製造する場合、単位光学要素部２３が、基部２２の主部２２ａをなす材料と同一の樹脂材料であっても、異なる材料であってもよい。
【００３４】
図１〜図３に戻って、光源２５について説明する。光源２５は、導光板２１の基部２２の板状の対向する２組の側面のうち、単位光学要素２３ａが延在する長手方向両端となる一組の側面のそれぞれに配置される。光源の種類は特に限定されるものではないが、線状の冷陰極管等の蛍光灯、点状のＬＥＤ（発光ダイオード）、又は白熱電球等の種々の態様で構成され得る。本実施形態では光源２５は複数のＬＥＤにからなり、不図示の制御装置により各ＬＥＤの出力、すなわち、各ＬＥＤの点灯および消灯、および／又は、各ＬＥＤの点灯時の明るさを、他のＬＥＤの出力から独立して調節し得るように構成されている。
【００３５】
次に光学シート３０について説明する。図１〜図３からわかるように、光学シート３０は、シート状に形成された本体部３１と、本体部３１の面のうち、導光板２１に対向する面、つまり入光側面に設けられた単位プリズム部３２と、を有している。
【００３６】
この光学シート３０は、後述するように、入光側から入射した光の進行方向を変化させて出光側から出射させ、正面方向（法線方向）の輝度を集中的に向上させる機能（集光機能）を有している。この集光機能は、主として、光学シート３０のうち、単位プリズム部３２によって発揮される。
【００３７】
図１〜図３に示すように、本体部３１は、単位プリズム部３２を支持する機能を有した平板状のシート状部材である。そして、本体部３１の面のうち、導光板２１に対面する側とは反対側の面が出光側面となる。本実施形態において、本体部３１の出光側面は、平坦（平ら）で平滑な面として形成されている。ただし、出光側面は平滑面であることに限定されることはなく、微小な凹凸が付された面（いわゆるマット面）であってもよく、必要に応じた表面形態を適用することが可能である。
【００３８】
単位プリズム部３２は、図１〜図３によく表れているように、複数の単位プリズム３２ａが本体部３１の入光側面に沿って並べられるように配置されている。より具体的には、単位プリズム３２ａは、当該並べられる方向に直交する方向に、図２に示した所定の断面形状を維持して延びるように形成された柱状の部材である。その延在する方向は、単位プリズム３２ａが並べられる方向に直交する方向である他、上記した導光板２１の単位光学要素２３ａが延びる方向に対して９０度ずれた方向である。従って、単位プリズム３２ａの延在方向と単位光学要素２３ａの延在方向とは表示装置を正面から見た場合に直交する。
【００３９】
また、単位プリズム３２ａの長手方向は、正面から観察した場合に、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と交差している。好ましくは、光学シート３０の単位プリズム３２ａの長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して、表示装置の表示面と平行な面（光学シート３０の本体部３１のシート面と平行な面）上で４５°より大きく１３５°より小さい角度で交差している。なお、ここでいう角度は、単位プリズム３２ａの長手方向と下偏光板１４の透過軸とによってなされる角度のうちの、小さい方の角度、すなわち、１８０°以下の角度のことを意味している。とりわけ、本実施形態においては、光学シート３０の単位プリズム３２ａの長手方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して直交し、光学シート３０の単位プリズム３２ａが並べられる方向は、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸と平行になっていることが好ましい。
【００４０】
次に単位プリズム３２ａの並列方向の断面形状について説明する。図５は、図２のうち、光学シート３０の一部を拡大した図である。ここでｎｄは本体部３１のシート面の法線方向を表わしている。
【００４１】
図５からわかるように、本実施形態では、単位プリズム３２ａは、本体部３１の導光板２１側面が突出した二等辺三角形の断面を有している。つまり、本体部３１のシート面と平行な方向の単位プリズム３２ａの幅は、本体部３１の法線方向ｎｄに沿って本体部３１から離れるにつれて小さくなる。
【００４２】
また、本実施形態では、単位プリズム３２ａの外輪郭は、本体部３１の法線方向ｎｄと平行な軸を対称軸として、線対称となっており、断面が二等辺三角形である。これにより、光学シート３０の出光面における輝度は、単位プリズム３２ａの並列方向に平行な面において、正面方向を中心として対称的な輝度の角度分布を有するようになる。
【００４３】
ここで、単位プリズム３２ａの寸法は特に限定されるものではないが、頂角θ４（図５参照）は６０°〜７０°、底辺幅Ｗは５０μｍ程度とすることにより適切な集光特性を得ることができることが多い。
【００４４】
以上のような構成からなる光学シート３０は、押し出し成型により、あるいは、本体部３１上に単位プリズム３２ａを賦型することにより、製造することができる。光学シート３０をなす材料としては、種々の材料を使用することができる。ただし、表示装置に組み込まれる光学シート用の材料として広く使用され、優れた機械的特性、光学特性、安定性および加工性等を有するとともに安価に入手可能な材料、例えば、アクリル、スチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、アクリロニトリル等の一以上を主成分とする透明樹脂や、エポキシアクリレートやウレタンアクリレート系の反応性樹脂（電離放射線硬化型樹脂等）が好適に使用され得る。
【００４５】
本実施形態では上記のように断面形状が三角形である単位レンズについて説明したが、これに限定されるものでなく、当該三角形の頂点部が短い上底となる台形であってもよい。また斜面の形状が折れ線状や曲線であってもよい。
【００４６】
図１〜図３に戻って、面光源装置２０の反射シート３５について説明する。反射シート３５は、導光板２１の裏面から出射した光を反射して、再び導光板２１内に光を入射させるための部材である。反射シート３５は、金属等の高い反射率を有する材料からなるシート、高い反射率を有する材料からなる薄膜（例えば金属薄膜）を表面層として含んだシート等のいわゆる鏡面反射を可能とするものを好ましく適用することができる。これにより、光の収束性を向上させることが可能となり、エネルギー利用効率をよくすることができる。
【００４７】
次に図１に戻って視野拡大部材４０について説明する。視野拡大部材４０は、視野を拡大する手段として機能し、液晶パネル１５を透過して、映像情報を得た面光源装置２０からの光の視野角を拡大する部材である。これにより観察者に対して視野角の広い映像を提供することができる。図６は、本実施形態の表示装置１０に具備される視野拡大部材４０に注目し、図１のＩＩ−ＩＩに沿った方向の断面の一部を示し、その層構成を模式的に表した図である。
【００４８】
視野拡大部材４０は、基材層４１と、該基材層４１上に形成された拡大層４２とを有している。以下に基材層４１および拡大層４２について詳しく説明する。
【００４９】
基材層４１は、拡大層４２を形成するための基材となる層である。基材層４１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を主成分とした材料で構成されることが好ましい。基材層４１がＰＥＴを主成分とする場合、基材層４１には、他の樹脂が含まれてもよい。また、各種添加剤を適宜添加してもよい。一般的な添加剤としては、フェノール系等の酸化防止剤、ラクトン系等の安定剤等を挙げることができる。ここで「主成分」とは、基材層を形成する材料全体に対して上記ＰＥＴが５０質量％以上含有されていることを意味する（以下、同様とする。）。
【００５０】
ただし、基材層４１を構成する材料の主成分は、必ずしもＰＥＴであることは必要なく、その他の材料でもよい。これには例えば、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、テレフタル酸−イソフタル酸−エチレングリコール共重合体、テレフタル酸−シクロヘキサンジメタノール−エチレングリコール共重合体などのポリエステル系樹脂、ナイロン６などのポリアミド系樹脂、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン系樹脂、トリアセチルセルロース等のセルロース系樹脂、イミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。また、これら樹脂中には、必要に応じて適宜、紫外線吸収剤、充填剤、可塑剤、帯電防止剤などの添加剤を加えても良い。
なお、本実施形態では、性能に加え、量産性、価格、入手可能性等の観点から、好ましい態様としてＰＥＴを主成分とする樹脂によって基材層４１を構成した。
【００５１】
拡大層４２は、面光源装置２０、液晶パネル１５側からの映像光の光路を制御し、視野角を拡大する機能を有する層である。拡大層４２は、図６に示した断面を有して紙面奥／手前側に延在する形状を備える。すなわち、図６に表れる断面において、略台形である透過部４３と、隣り合う２つの透過部４３間に形成された断面が略台形の間部４４と、を備えている。図７には、図６に示した視野拡大部材４０の一部をさらに拡大して示した。
【００５２】
図１を参照するとわかるように、透過部４３、および間部４４が並べられる方向は、上記した光学シート３０の単位レンズ３２ａが並べられる方向と同じである。従って、透過部４３、および間部４４が上記断面を有して延びる方向も単位レンズ３２ａが延びる方向と同じであり、導光板２１の単位光学要素２３ａが延びる方向と正面視で直交する方向である。
【００５３】
透過部４３は光を透過させることを主要の機能とする部位であり、図６、図７に表れる断面において、基材層４１側に長い下底、その反対側（観察者側）に短い上底を有する略台形の断面形状を有する要素である。透過部４３は、基材層４１のシート面に沿って所定の間隔で並列されるとともに、その間には、略台形断面を有する間部４４が形成されている。従って、間部４４は、透過部４３の上底側に長い下底を有し、透過部４３の下底側に短い上底を有する台形断面を有し、ここに後述する必要な材料が充填されることにより間部４４が形成される。
【００５４】
透過部４３は屈折率がＮｔとされている。このような透過部４３は、透過部構成組成物を硬化させることにより形成することができる。詳しくは後で説明する。屈折率Ｎｔの値は特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点等から１．４９〜１．５６であることが好ましい。
【００５５】
間部４４は屈折率がＮｒとされている。屈折率Ｎｒは、透過部４３の屈折率Ｎｔよりも小さい屈折率とされる。このように、間部４４の屈折率を透過部４３の屈折率より小さくすることにより、所定の条件で透過部４３に入射した映像光を透過部４３と間部４４との界面で適切に反射させることができる。屈折率Ｎｒの値は特に限定されることはないが、適用する材料の入手性の観点等から１．４９〜１．５６であることが好ましい。
【００５６】
透過部４３の屈折率Ｎｔと間部４４の屈折率Ｎｒとの屈折率の差は特に限定されるものではないが、０より大きく０．１５以下であることが好ましい。屈折率を高くすることで、より多くの映像光を反射して視野を拡大することができる。
【００５７】
図７に図６の一部を拡大した図を示した。拡大層４２は例えば次のような形状を有して製造される。
透過部および間部の斜面の傾斜角度（図７のθｋ）は、シート面法線に対して５度〜１５度程度が好ましい。θｋを小さくし過ぎると視野角を広げる効果が小さく、拡大層としての機能が低下してしまう。一方、θｋを大きくし過ぎると正面輝度が不足したり、光の損失が大きくなってしまう。
透過部４３および間部４４が並列されるピッチ（図７のｐ）は、液晶パネルの画素のピッチにより適宜調整することが必要であるが５０μｍ程度である。
図７にａで示した透過部の出光側幅とピッチｐとの割合である開口率（ａ／ｐ）も液晶パネルの画素のピッチにより適宜調整する必要があるが、正面輝度を維持しつつ、視野角を適切に拡大する観点からそのバランスを考慮すると５０％程度であることが好ましい。
図７にθｍで示した見込み角（一つの間部の出光側の角部と、これに隣り合う他方の間部の入光側の角部とを結ぶ線がシート法線と成す角。）は、２５度〜３５度であることが好ましい。θｍを小さくし過ぎると視野角が狭くなりすぎ、拡大層としての機能が低下してしまう。一方、θｍを大きくし過ぎると正面輝度が不足したり、光の損失が大きくなってしまう。
【００５８】
このような視野拡大部材４０は例えば次のように製造される。はじめに基材層４１に透過部４３を形成する。これは、透過部４３の形状を転写できる形状を表面に有する金型ロールと、これに対向するように配置されたニップロールとの間に、基材層４１となる基材シートを挿入する。このとき、基材シートと金型ロールとの間に透過部構成組成物を供給しながらに金型ロールおよびニップロールを回転させる。これにより金型ロールの表面に形成された透過部に対応する溝（透過部形状を反転した形状）に透過部構成組成物が充填され、該組成物が金型ロールの表面形状に沿ったものとなる。
【００５９】
ここで、透過部構成組成物としては、例えば、光硬化型プレポリマー（Ｐ１）に、反応性希釈モノマー（Ｍ１）および光重合開始剤（Ｓ１）を配合した光硬化型樹脂組成物が好ましく用いられる。
【００６０】
上記光硬化型プレポリマー（Ｐ１）としては、例えば、エポキシアクリレート系、ウレタンアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、ポリチオール系等のプレポリマーを挙げることができる。
【００６１】
また、上記反応性希釈モノマー（Ｍ１）としては、例えば、ビニルピロリドン、２−エチルヘキシルアクリレート、β−ヒドロキシアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート等を挙げることができる。
【００６２】
上記光重合開始剤（Ｓ１）としては、例えば、ヒドロキシベンゾイル化合物（２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベンゾインアルキルエーテル等）、ベンゾイルホルメート化合物（メチルベンゾイルホルメート等）、チオキサントン化合物（イソプロピルチオキサントン等）、ベンゾフェノン（ベンゾフェノン等）、リン酸エステル化合物（１，３，５−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキシド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド等）、ベンジルジメチルケタール等が挙げられる。これらの中から、光硬化型樹脂組成物を硬化させるための照射装置および光硬化型樹脂組成物の硬化性の観点から任意に選択することができる。なお、透過部の着色防止の観点から好ましいのは、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトンおよびビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイドである。
【００６３】
光硬化型樹脂組成物に含まれる光重合開始剤（Ｓ１）の量は、光硬化型樹脂組成物の硬化性およびコストの観点から、組成物全量を基準（１００質量％）として、０．５質量％以上５．０質量％以下であることが好ましい。一般に、光重合開始剤は少なくとも部分的に可溶性（例えば、樹脂の処理温度で）であり、重合された後、実質的に無色である。光重合開始剤を着色（例えば、黄色に着色）していてもよいが、組成物を硬化させて透過部を形成したときに実質的に無色になることを条件とする。
【００６４】
これらの光硬化型プレポリマー（Ｐ１）、反応性希釈モノマー（Ｍ１）および光重合開始剤（Ｓ１）は、それぞれ、１種類で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００６５】
また必要に応じて、透過部構成組成物中に、塗膜の改質や塗布適性、金型ロールからの離型性を改善させるため、種々の添加剤としてシリコーン系添加剤、レオロジーコントロール剤、脱泡剤、離型剤、帯電防止剤、紫外線吸収剤、等を添加することも可能である。
【００６６】
金型ロールと基材シートとの間に挟まれ、ここに充填された透過部構成組成物に対し、基材シート側から光照射装置により硬化させるための光を照射する。これにより、組成物を硬化させ、その形状を固定させることができる。そして、離型ロールにより金型ロールから基材層４１および成形された透過部４３を離型する。
【００６７】
次に、間部４４を形成する。間部４４を形成するには、まず、上記形成した透過部４３間の溝に間部を構成する組成物を充填する。その後、余剰分の当該組成物をドクターブレード等で掻き落とす。そして、残った組成物に透過部４３側から紫外線を照射することによって硬化させ、間部４４を形成することができる。
【００６８】
間部を構成する組成物として用いられるものは特に限定されないが、これには例えば、光硬化型プレポリマー（Ｐ２）に、反応性希釈モノマー（Ｍ２）および光重合開始剤（Ｓ２）を配合した光硬化型樹脂組成物が好ましく用いられる。
【００６９】
光硬化型プレポリマー（Ｐ２）としては、例えば、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、およびブタジエン（メタ）アクリレート等を挙げることができる。
【００７０】
また、反応性希釈モノマー（Ｍ２）としては、例えば、単官能モノマーとして、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルカプロラクトン、ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、スチレン等のビニルモノマー、ラウリル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシジエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシトリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、メトキシジプロピレングリコール（メタ）アクリレート、パラクミルフェノキシエチル（メタ）アクリレート、ノニルフェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、イソボルニル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレ−ト、ベンジルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、アクリロイルモルホリン等の（メタ）アクリル酸エステルモノマー、（メタ）アクリルアミド誘導体が挙げられる。また、多官能モノマーとして、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリテトラメチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、１，９−ノナンジオールジ（メタ）アクリレート、３−メチル−１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジメチロール−トリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡポリプロポキシジオールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、エトキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、グリセリルトリ（メタ）アクリレート、プロポキシ化グリセリルトリ（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００７１】
また、光重合開始剤（Ｓ２）としては、１−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オン、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）フェニルホスフィンオキサイド等が挙げられる。これらの中から、光硬化型樹脂組成物を硬化させるための照射装置および光硬化型樹脂組成物の硬化性から任意に選択することができる。
【００７２】
なお、光硬化型樹脂組成物に含まれる光重合開始剤（Ｓ２）の量は、光硬化型樹脂組成物の硬化性およびコストの観点から、光硬化型樹脂組成物全量を基準（１００質量％）として、０．５質量％以上１０．０質量％以下であることが好ましい。
【００７３】
これらの光硬化型プレポリマー（Ｐ２）、反応性希釈モノマー（Ｍ２）および光重合開始剤（Ｓ２）は、それぞれ、１種類で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００７４】
具体的には、ウレタンアクリレート、エポキシアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレートおよびメトキシトリエチレングリコールアクリレートからなる光重合性成分（詳しくは、光硬化型プレポリマー（Ｐ２）および反応性希釈モノマー（Ｍ２））の屈折率、粘度、あるいは拡大層４２の性能への影響等を考慮して任意に配合して用いる。
【００７５】
また必要に応じて、添加剤として、シリコーン、消泡剤、レベリング剤および溶剤等を間部を構成する組成物に添加してもよい。
【００７６】
本実施形態の表示装置１０には以上のように視野拡大部材４０が具備されている。
【００７７】
ここで、視野拡大部材４０の間部４４には上記界面反射の機能に加え、光を吸収する機能を有してもよい。これによれば、反射することなく間部内に侵入した迷光や外光を吸収することができ、コントラストを向上させることも可能となる。
【００７８】
光吸収性能を持たせるためには光吸収粒子を間部内に分散させる方法や、顔料や染料により間部全体を着色することもできる。
光吸収粒子を用いる場合には、光吸収粒子として、カーボンブラック等の光吸収性の着色粒子が好ましく用いられる。ただし、これらに限定されるものではなく、映像光の特性に合わせて特定の波長を選択的に吸収する着色粒子を使用してもよい。具体的には、カーボンブラック、グラファイト、黒色酸化鉄等の金属塩、染料、顔料等で着色した有機微粒子や着色したガラスビーズ等を挙げることができる。特に、着色した有機微粒子が、コスト面、品質面、入手の容易さ等の観点から好ましく用いられる。より具体的には、カーボンブラックを含有したアクリル架橋微粒子や、カーボンブラックを含有したウレタン架橋微粒子等が好ましく用いられる。こうした着色粒子は、通常、上記の間部を構成する組成物中に３質量％以上３０質量％以下の範囲で含まれる。着色粒子の平均粒子径は１．０μｍ以上２０μｍ以下であることが好ましい。
光吸収粒子を間部に分散させて形成させる方法は、上記した間部を構成する組成物の中に光吸収粒子を分散させ、組成物を硬化させることがよい。
【００７９】
また、本実施形態では、間部を台形断面に形成したが、これに限定されるものではなく、他の断面を有してもよい。図８に例示した。図８の各図では、紙面下が入光側、紙面上が出光側である。図８（ａ）は断面が略三角形である間部４４’の例である。図８（ｂ）は、断面における斜辺の傾斜角が入光側（α）と出光側（β）とで異なる間部４４’’の例である。また、図８（ｃ）は斜辺の傾斜角が入光側から出光側に向けて連続的に変化し、曲線状となっている間部４４’’’の例である。
このような間部の断面形状であってもよい。ただし、後述するように視野拡大部材としてこれが入射光に対して視野を拡大することができるように傾斜していることを要する。
【００８０】
また、本実施形態では、間部および透過部の延在方向を光学シートの単位プリズムの延在方向と同じとしたが、これに限定されることはなく、導光板の単位光学要素と同じ方向に延在するようにしてもよい。これによれば、本実施形態とは９０度ずれた方向に光を拡散し、その視野角を拡大することが可能となる。
【００８１】
次に、以上のような構成を備える表示装置の作用について、光路例を示しつつ説明する。
【００８２】
まず、図２に示すように、光源２５で発光された光は、導光板２１の側面の入光面を介して導光板２１内に入射する。図２には、一例として、光源２５から導光板２１に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２の光路例が示されている。
【００８３】
図２に示すように、導光板２１へ入射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の単位光学要素部２３の面およびその反対側の裏面において、空気との屈折率差による全反射を繰り返し、単位光学要素２３ａが延びる方向へ進んでいく。
【００８４】
ただし、導光板２１の基部２２のうち主部２２ａには光散乱剤２２ｂが分散されている。このため、図２に示すように、導光板２１内を進む光Ｌ２１、Ｌ２２は、光散乱剤２２ｂによって進行方向を不規則に変更され、全反射臨界角未満の入射角度で単位光学要素部２３およびその反対側の面に入射することもある。この場合、当該光は、導光板２１の単位光学要素部２３およびその反対側の面から、出射し得る。
【００８５】
単位光学要素部２３から出射した光Ｌ２１、Ｌ２２は、導光板２１の出光側に配置された光学シート３０へと向かう。一方、単位光学要素部２３とは反対側である裏面から出射した光は、導光板２１の背面に配置された反射シート３５で反射され、再び導光板２１内に入射して導光板２１内を進むことになる。
【００８６】
導光板２１内を進行する光と、導光板２１内に分散された光散乱剤２２ｂと、の衝突は、導光板２１内の導光方向に沿った各区域において生じる。このため、導光板２１内を進んでいる光は、少しずつ、出光面から出射するようになる。これにより、導光板２１の単位光学要素部２３から出射する光の導光方向に沿った光量分布を均一化させることができる。
【００８７】
とりわけ、図示する導光板２１の単位光学要素部２３は複数の単位光学要素２３ａによって構成され、各単位光学要素２３ａの断面形状は、三角形または三角形の頂角を面取りしてなる形状となっている。すなわち、単位光学要素２３ａは、導光板２１の裏面に対して傾斜面２３ａａ、２３ａｂを有して構成されている（図４参照）。従って、単位光学要素２３ａを介して導光板２１から出射する光Ｌ２１、Ｌ２２は、例えば図４に光Ｌ４１で示したように、導光板２１から出射するときに屈折する。この屈折は、単位光学要素２３ａの並列方向において、シート面法線ｎｄに近づく（法線ｎｄとのなす角が小さくなる）屈折である。このような作用により、単位光学要素部２３は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分について、透過光の進行方向を正面方向側に絞り込むことができる。すなわち、単位光学要素部２３は、導光方向と直交する方向に沿った光の成分に対して、集光作用を及ぼすようになる。
【００８８】
上述したように、以下の条件Ａおよび条件Ｂの少なくとも一方が満たされる場合、単位光学要素部２３は、導光板２１から出光する光に対し、極めて効果的に上記の集光作用を及ぼすようになる（図４参照）。
条件Ａ：断面三角形形状の頂角以外の角、すなわち、断面三角形形状の基部２２上に位置する底角の角度θ１、θ２が、２５°以上４５°以下である。
条件Ｂ：単位光学要素２３ａの幅Ｗａに対する、単位光学要素２３ａの高さＨａの比（Ｈａ／Ｗａ）が、０．２以上０．５以下である。
【００８９】
以上のようにして、導光板２１から出射する光の出射角度は、導光板２１の単位光学要素２３ａの並列方向と平行な面において、正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込まれる。
【００９０】
導光板２１から出射した光は、その後、光学シート３０へ入射する。光学シート３０の単位プリズム３２ａは、導光板２１の単位光学要素２３ａと同様に、単位プリズム３２ａの入光面での屈折および全反射によって透過光に対して集光作用を及ぼす。ただし、光学シート３０でその進行方向を変化させられる光は、光学シート３０のうち、単位プリズム３２ａの並列方向とは直交する面内の成分であり、導光板２１で集光させられた成分とは異なる。すなわち、図５にＬ５１で示したように、単位プリズム３２ａに入射した光は、単位プリズム３２ａと空気との屈折率差に基づいてその界面で全反射する。そのとき、単位プリズム３２ａの斜辺はシート面法線ｎｄに対してθ４／２傾いているので、界面における反射光は入射光よりも法線ｎｄに近付けられる角度となる。
【００９１】
つまり、導光板２１は、導光板２１の単位光学要素２３ａの並列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。その一方で、光学シート３０では、光学シート３０の単位プリズム３２ａの並列方向と平行な面において、光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に絞り込むようになる。したがって、光学シート３０での光学的作用によって、導光板２１で上昇された正面方向輝度を害すことなく、さらに、正面方向輝度を上昇させることができる。
【００９２】
ここで、液晶パネル１５の下偏光板１４は、一方の偏光成分であるＰ波のみを選択的に透過させ、他方の偏光成分であるＳ波を吸収してしまう。したがって、単位プリズム３２ａの並列方向と交差する単位光学要素２３ａの並列方向に沿った成分が導光板２１によって十分に正面方向に集光されているとの前提に立つと、正面方向からの観察において、光学シート３０の単位プリズム３２ａの長手方向が、液晶パネル１５の下偏光板１４の透過軸に対して、４５°より大きく１３５°より小さい角度で交差していることが好ましく、とりわけ、単位プリズム３２ａの並列方向が、下偏光板１４の透過軸と平行になっていることが好ましい。このような構成によれば、液晶パネル１５での光源光の利用効率をさらに上昇させることができる。
【００９３】
光学シート３０の単位プリズム３２ａ、導光板２１の単位光学要素２３ａは、導光方向に直交する光の成分を集光させることに強く特化して断面形状を決定され得る。このように設計された面光源装置２０によれば、光の利用効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００９４】
さらに、光路について説明する。上記のように面光源装置２０を出射した光は、液晶パネル１５の下偏光板１４に入射する。下偏光板１４は、入射光のうち、一方の偏光成分を透過させ、その他の偏光成分を吸収する。下偏光板１４を透過した光は、画素毎への電界印加の状態に応じて、選択的に上偏光板１３を透過するようになる。このようにして、液晶パネル１５によって、面光源装置２０からの光を画素毎に選択的に透過させることにより、液晶表示装置１０の観察者が、映像を観察することができるようになる。
【００９５】
上述したように、面光源装置２０の出光面における正面方向輝度は、導光板２１による集光作用および光学シート３０による集光作用により、高められている。すなわち、本実施形態における表示装置１０においては、導光板２１の単位光学要素２３ａおよび光学シート３０の単位プリズム３２ａによって光の進行方向を正面方向を中心とした狭い角度範囲内に変化させる機能（集光機能）を有する。そして、これにより光源光の利用効率が改善し、正面方向輝度を極めて効果的に上昇させることができる。
【００９６】
さらに、液晶パネル１５を透過した光は映像光として視野拡大部材４０に入射する。図９に光路例を示した。液晶パネル１５から基材層４１に入射し、透過部４３の中央部付近に入射した垂直光Ｌ９１は、そのまま透過部４３の内部を直進して通過し、観察者に至る。一方、液晶パネル１５から基材層４１に入射し、透過部４３の端部付近に入射した垂直光Ｌ９２は、透過部４３と間部４４との屈折率差によりその界面の斜辺にて全反射され、所定の角度をもって観察者側に出光される。このとき、観察者側に出射される光Ｌ９２は、透過部４３と間部４４との界面の傾斜角度により視野角が広げられる方向に変化する。
【００９７】
また、液晶パネル１５から基材層４１に入射し、透過部４３の端部付近に所定の角度を有して入射した光Ｌ９３は、透過部４３と間部４４との屈折率差によりその界面の斜辺にて全反射され、入射時とは反対方向にさらに大きな角度をもって観察者側に出光される。このようにして視野拡大部材４０により液晶パネル１５からの映像光の視野を拡大することができる。
【００９８】
ここで、上記したように映像光は面光源装置２０により集光されているので、このように集光された映像光をそのまま出射すると視野角が比較的狭い。これに対して、視野拡大部材４０により視野角を拡大することができる。図１０に模式的に示した。図１０は、横軸に観察角度、縦軸に輝度を表したグラフである。図１０中にＸａで示した破線は液晶パネル１５を出射した時点における観察角度と輝度との関係を表すグラフである。これをみてもわかるように、液晶パネル１５から出射した映像光はその利用効率が向上され、高い輝度を有しているが、視野角が狭い。一方、図１０中にＸｂで示した線は、視野拡大部材４０を出射した時点における観察角度と輝度との関係を表すグラフである。これを見てわかるように、視野拡大部材４０により視野が拡大されている。
【００９９】
また、面光源装置１０により、視野拡大部材４０に入射される光は集光されているので、視野拡大部材４０の間部４４内に侵入する光を減らすことができる。すなわち、透過部４３と間部４４との界面で全反射されて出光される光を多くすることができる。
【０１００】
このような表示装置１０において、視野拡大部材４０の透過部４３の延在方向が垂直となるように配置すれば、水平方向の視野角を拡大することができる。また、透過部４３が延在する方向を水平となるように配置すれば、垂直方向の視野角を拡大することが可能である。
また、そのほか、このような視野拡大部材を２枚用い、一方の視野拡大部材の透過部を水平に、他方の視野拡大部材を垂直に配置すれば、上下左右の視野角を拡大することもできる。
【０１０１】
本実施形態における表示装置１０では、上記したようにあらゆる型の液晶パネルを適用可能であるが、特にＴＮ型の液晶は、効率がよく構造が簡単で安価であるという利点がある一方、どうしても視野角が狭くなるという問題が大きかった。しかしながら、本発明によれば、高い効率を維持しつつも視野を拡大することができる。
【０１０２】
本実施形態では、視野を拡大する手段の好ましい形態として、視野拡大部材４０を説明した。このような形態により、高い効率を維持しつつ、指向性の強い視野角拡大をすることができる。ただし、視野を拡大する手段はこれに限定されることなく、他の形態であっても良い。これには例えば、光の干渉、屈折、又は反射を利用したものを挙げることができる。その際には、視野角拡大の方向について、例えば水平方向の視野角および垂直方向の視野角というように指向性を有するように構成することが好ましい。これにより、必要な方向への視野角拡大を可能とするとともに、画像の鮮明性の低下を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１０  表示装置
１５  液晶パネル
２０  面光源装置
２１  導光板
２３  単位光学要素部
２５  光源
３０  光学シート
３２  単位プリズム部
４０  視野拡大部材
４３  透過部
４４  間部
【図１】
2012008212.tif 000003
【図２】
2012008212.tif 000004
【図３】
2012008212.tif 000005
【図４】
2012008212.tif 000006
【図５】
2012008212.tif 000007
【図６】
2012008212.tif 000008
【図７】
2012008212.tif 000009
【図８】
2012008212.tif 000010
【図９】
2012008212.tif 000011
【図１０】
2012008212.tif 000012
【国際調査報告】
2012008212.tif 000013
2012008212.tif 000014
2012008212.tif 000015
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